5 Inuliinin käyttö rasvan korvikkeena

Rasvan läsnäololla maitotuotteissa on tärkeä merkitys niiden fysikaalisiin, reologisiin ja rakenteellisiin ominaisuuksiin (Barclay et al., 2010; Brennan & Tudorica, 2008; Dave, 2012). Sen lisäksi, että rasvalla on ravitsemuksellinen merkitys juustoissa, se vaikuttaa osaltaan maitotuotteiden aistittaviin ja toiminnallisiin ominaisuuksiin (Miočinović et al., 2011), Kuluttajat vaativat kuitenkin yhä enemmän elintarvikkeita, joilla on ravitsemuksellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia, kuten vähäkalorisia, vähärasvaisia tai vähärasvaisia elintarvikkeita, jotka tarjoavat terveyshyötyjä (Gonzalez-Tomás, Coll-Marqués, & Costell, 2008). Myös vähärasvaisia ruokasuunnitelmia on suositeltu painonpudotukseen ja ylläpitoon (Carmichael, Swinburn, & Wilson, 1998; Peterson, Sigman-Grant, Eissenstat, & Kris-Etherton, 1999). Toisaalta on laajalti vallalla näkemys, jonka mukaan vähärasvaiset tai vähärasvaiset elintarvikkeet ovat vähemmän toivottavia, koska niiden aistinvaraiset ominaisuudet ovat huonot (Hamilton, Knox, Hill, & Parr, 2000; McEwan & Sharp, 2000). Rasvan korvikkeiden erityissovelluksista ja mahdollisista vaikutuksista on joitakin katsauksia (Akoh, 1998; Ognean, Darie, & Ognean, 2006).

Haasteena on ollut käyttää rasvan korvikkeita juustoissa säilyttäen samat funktionaaliset ja aistinvaraiset ominaisuudet kuin täysrasvaisilla juustoilla (Kebary, Salem, El-Sonbaty, & El-Sissey, 2002). Rasvan poistaminen juustosta aiheuttaa reologisia, rakenteellisia, toiminnallisia ja aistinvaraisia puutteita, kuten kumimaista rakennetta, maun puutetta, katkeruutta, pahanmakuisuutta, huonoa sulavuutta ja ei-toivottua väriä (Mistry, 2001; O’Connor & O’Brien, 2011). Ei ole helppoa valmistaa vähärasvaisia tai rasvattomia juustoja, joilla on toivottuja ominaisuuksia (Fadaei et al., 2012). Rasvapitoisuuden vähentyessä proteiinimatriisista tulee tiiviimpi ja juuston rakenne on pureskeltavampi. Kun rasvaa sisältäviä ainesosia vähennetään elintarvikevalmisteissa, tarvitaan usein muita ainesosia täyttämään sen funktionaalinen tehtävä aistinvaraisten ominaisuuksien säilyttämisessä (Mattes, 1998). Vähärasvaisten juustojen maun ja rakenteen parantamiseksi ehdotettu strategia on rasvankorvikkeiden käyttö (Sandrou & Arvantoyannis, 2000). Kansainvälisen kaupan Codex-komissio on asettanut enimmäisrajaksi 50 %:n vähärasvaisuuden viitteellisestä lajikkeesta, jotta juusto voidaan merkitä vähärasvaiseksi (FAO/WHO, 2008). Euroopassa juusto voidaan merkitä vähärasvaiseksi, kun rasvapitoisuuden vähennys on vähintään 30 prosenttia verrattuna vastaavaan tuotteeseen (EU, 2006). Yhdysvalloissa vähärasvainen juusto edellyttää vähintään 25 prosentin vähennystä rasvan määrässä verrattuna viitatun lajikkeen perinteiseen määrään. Inuliinia käytetään laajalti teksturointiaineena vähärasvaisissa elintarvikkeissa erityisesti Euroopan unionissa ja yhä enemmän myös Yhdysvalloissa ja Australiassa (Devereux et al., 2003).

Inuliini näyttää soveltuvan erityisen hyvin rasvan korvaajaksi vähärasvaisissa juustoissa, sillä se voi osaltaan parantaa suutuntumaa (Meyer et al., 2011). Inuliinin rasvaa korvaava ominaisuus perustuu sen kykyyn vakauttaa vesifaasin rakennetta, mikä luo parempaa kermaisuutta (Ibrahim, Mehanna, & Gad El-Rab, 2004). Kermainen suutuntuma saavutetaan, kun inuliinia käytetään rasvan korvikkeena maitotuotteissa, mikä johtuu sen vuorovaikutuksista heraproteiinin ja kaseinaatin kanssa (Bot, Erle, Vreeker, & Agterof, 2004; Karaca, Güven, Yasar, Kaya, & Kahyaoglu, 2009). Korkean suorituskyvyn (HP) inuliini, jolla on pitkä ketju ja korkea molekyylipaino, on toivottavin rasvan korvikkeena. Pidemmät ketjupituudet vähentävät inuliinityyppisten fruktaanien liukoisuutta ja johtavat inuliinin mikrokiteiden muodostumiseen, kun ne sekoitetaan veteen tai maitoon; nämä mikrokiteet eivät ole erottuvasti havaittavissa ja niillä on pehmeä, kermainen suutuntuma. HP-inuliinin keskimääräinen DP on 25 ja molekyylijakauma vaihtelee välillä 11-60. Näin ollen jäännössokerit ja oligomeerit on poistettu. HP-inuliinin rasvamimeettinen ominaisuus on kaksinkertainen tavanomaiseen inuliiniin verrattuna, mutta sillä ei ole makeutta (Niness, 1999). Inuliinin ja oligofruktoosin erilaiset toiminnalliset ominaisuudet johtuvat niiden ketjujen pituuksien eroista. Kuten edellä todettiin, inuliini on pidemmän ketjunpituutensa vuoksi vähemmän liukoinen kuin oligofruktoosi, ja sillä on kyky muodostaa inuliinimikrokiteitä, kun se leikataan vedessä tai maidossa. Inuliinia onkin käytetty menestyksekkäästi korvaamaan rasvaa maitotuotteissa (Kaur & Gupta, 2002), erityisesti juustoissa (Salvatore et al., 2014). Pitkäketjuiset inuliinit muodostavat mikrokiteitä (liukenemattomia submikronikiteitä), jotka vuorovaikuttavat keskenään muodostaen pieniä aggregaatteja vesifaasissa (Franck, 2002; Guggisberg et al., 2009). Ne aiheuttavat sileän ja kermaisen rakenteen kapseloimalla suuren vesimäärän (Bot et al., 2004). Inuliini voi myös muodostaa osia proteiinien rakenteellisesta verkostosta kompleksoitumalla proteiiniaggregaattien kanssa (Kip, Meyer, & Jellema, 2006).

Koca ja Metin (2004) pohtivat mahdollisuutta saada vähärasvaista tuoretta kashar-juustoa, jonka rasvapitoisuus on 70 % pienempi, käyttämällä pitkäketjuista inuliinia. He raportoivat, että heidän vähärasvainen kontrollijuustonsa oli korkeasta proteiinipitoisuudestaan johtuen huomattavasti kovempaa, elastisempaa, kumimaisempaa ja pureskeltavampaa kuin täysrasvainen kontrollijuusto. Rasva rikkoo proteiinimatriisin ja toimii voiteluaineena antaen pehmeämmän rakenteen (Koca & Metin, 2004). On osoitettu, että 5 %:n inuliinin lisääminen vähärasvaiseen juustoon johti huomattavasti alhaisempaan kovuuteen verrattuna vähärasvaiseen kontrollijuustoon, mutta hieman korkeampaan kovuuteen kuin täysrasvaiseen kontrollijuustoon. Tämä pehmentävä vaikutus voisi johtua sekä kosteuden ja proteiinin suuremmasta suhteesta että täyteaineen tilavuuden kasvusta, joka vähentää proteiinimatriisin määrää. Yleisesti ottaen inuliini paransi juuston rakennetta 30. varastointipäivään asti, mutta lyhensi sen säilyvyyttä (Koca & Metin, 2004). Inuliinin kyky rasvan korvikkeena ei liity ainoastaan reologisen käyttäytymisen tai tuotteen paksuuden tai kovuuden muuttamiseen, vaan myös muutoksiin muissa suutuntuman ominaisuuksissa, kuten kermaisuudessa tai sileydessä (Meyer et al., 2011). Kun inuliinia lisätään elintarvikkeisiin pieninä pitoisuuksina, se ei vaikuta voimakkaasti tuotteen reologisiin ominaisuuksiin ja aistittavaan laatuun, koska inuliinin maku on neutraali tai lievästi makea ja sen vaikutus viskositeettiin on vähäinen (Kalyani et al., 2010). Jotta saadaan vähärasvaisia tuotteita, joiden reologia ja paksuus ovat lähellä täysrasvaisten tuotteiden reologiaa ja paksuutta, tarvitaan suurempia inuliinipitoisuuksia kuin on tarpeen pelkästään niiden kermaisuuden tai pehmeyden jäljittelemiseksi (Meyer et al., 2011). Fadaei et al. (2012) tutkivat vähärasvaisen herattoman tuorejuuston kemiallisia ominaisuuksia, jotka sisälsivät inuliinia rasvan korvikkeena. Tuorejuustojen pH- ja suola-arvoissa ei havaittu merkittävää eroa. He osoittivat, että 10 prosentin inuliiniosuus riitti saamaan vähärasvaisen tuorejuuston, jonka kemialliset ominaisuudet olivat lähellä runsasrasvaisen tuorejuuston kemiallisia ominaisuuksia, joka ei sisällä inuliinia. He raportoivat myös, että inuliinilla on erinomainen vedensitomiskyky, joka estää synereesiä levitteissä ja tuorejuustoissa (Fadaei et al., 2012). On odotettavissa, että pitkäketjuisella inuliinilla verrattuna lyhytketjuiseen on huomattava vedensitomiskyky ja kyky estää synereesi. Wadhwani (2011) teki useita alustavia tutkimuksia valitakseen tehokkaimman kuitutyypin neljästä kuidusta – inuliinista, vähämetoksisesta pektiineistä, polydekstroosista ja resistentistä tärkkelyksestä – vähärasvaisten mozzarella- ja cheddarjuustojen laadun parantamiseksi. Heidän alustavien tutkimustensa tulokset osoittivat, että inuliinilla oli parempi teho juustojärjestelmissä kuin kolmella muulla kuidulla. He havaitsivat myös, että inuliinin lisääminen paransi vähärasvaisten juustojen koostumusta vähentämällä kovuutta ja kumimaisuutta ja säilyttämällä samalla koheesion, tarttuvuuden ja jäntevyyden (Wadhwani, 2011). Salvatore et al. (2014) arvioivat rasvan korvaamisen 2, 3 ja 7 %:lla pitkäketjuisella inuliinilla (DP > 23) vaikutusta tuoreen vuohenmaitojuuston rakenne- ja mikrorakenneominaisuuksiin. Pyyhkäisyelektronimikroskopiaa ja penetrometriaa käyttäen osoitettiin, että inuliinia sisältävissä juustonäytteissä oli avoimempi rakenne verrattuna täysrasvaiseen juustoon, mikä johtui rasvan pienemmästä jakautumisesta proteiinimatriisiin. Inuliinin sijoittuminen kaseiiniverkostoon näkyi geelijärjestelmään upotettuina rakenteina, joiden koko kasvoi juuston inuliinipitoisuuden kasvaessa. Inuliini katkaisee kaseiiniverkoston, mikä johtaa pehmentävään vaikutukseen, joka lisääntyy rasvan korvaavan inuliinipitoisuuden kasvaessa. Heidän havaintojensa mukaan inuliinia sisältäville näytteille oli ominaista alhaisemmat puristusvoiman, jäykkyyden, viskositeetin ja tarttuvuuden arvot (Salvatore et al., 2014). Kaiken kaikkiaan tutkimukset ovat osoittaneet, että rasvan korvaamisen vaikutus juuston koostumukseen riippuu korvattavan rasvan luonteesta (Lobato-Calleros, Vernon-Carter, & Hornelus-Uribe, 1998).